Введение
Знание всех возможностей запуска осциллографа играет очень важную роль при отладке различных электронных устройств. На одном из семинаров Keysight Technologies инженерам был задан вопрос о том, насколько часто они пользуются расширенными функциями запуска. Лишь 10% опрошенных сказали, что пользуются ими каждую неделю, 22% используют расширенные функции запуска раз в месяц, 38% заявили, что применяют их редко, а 30% сообщили, что никогда не пользуются расширенными функциями запуска. Результаты сильно удивили экспертов Keysight, ведь применение расширенных функций вместо простого запуска по перепаду может сэкономить много времени. В данной статье мы рассмотрим самые популярные и полезные расширенные функции запуска современных осциллографов и попробуем понять, чем они так хороши. Надеемся, что приведённые здесь советы окажутся полезными и для опытных пользователей.
Немного истории
Довольно долго единственным способом запуска осциллографа был запуск по перепаду. В сущности, это был просто компаратор с регулируемым порогом. При каждом обнаружении положительного (или отрицательного) перепада запускалась развёртка, и на экран осциллографа выводился сигнал, следующий за моментом запуска. Никаких других вариантов не существовало. Современные цифровые осциллографы обладают куда большей гибкостью и функциональностью. Кроме сигнала, следующего за моментом запуска, можно увидеть и сигнал, предшествующий этому моменту. Помимо этого можно использовать множество специальных режимов запуска. Поскольку цифровые осциллографы всегда помещают данные в буфер, они могут использовать данные из этого буфера, определять, не произошло ли событие запуска и не надо ли отобразить сигнал на экране.
Далее рассмотрим некоторые режимы запуска, ориентированные на цифровые и аналоговые сигналы, что поможет сэкономить массу времени во время отладки.
Режимы запуска для аналоговых сигналов
Запуск по длительности положительного или отрицательного перепада
Приходилось ли вам работать с сигналами, скорость нарастания которых слишком мала? Возможно, перепады растягиваются из-за рассогласования импеданса или чрезмерной нагрузки? Для таких случаев существует специальный режим запуска.
Вместо того чтобы запускать развёртку по перепаду и пытаться игнорировать перепады с нормальной крутизной, можно воспользоваться запуском по длительности положительного или отрицательного перепада (см. рис. 1).
Для этого необходимо настроить дополнительные параметры: верхний и нижний пороги (обычно по умолчанию они настраиваются на 90% и 10% от полной амплитуды), а также длительность положительного или отрицательного перепада, которую вы считаете неприемлемой. Это поможет отсеять нормальные перепады, показанные на рисунке 2, и сразу перейти к исследованию проблемы. Как видите, мы настроили осциллограф на запуск по отрицательному перепаду длительностью более 100 нс и сразу обнаружили затянутый перепад (см. рис. 3).
Режимы запуска для цифровых сигналов
Запуск по протоколу
Многие современные осциллографы имеют встроенную функцию запуска по протоколу. Это очень полезно, если вы работаете с последовательными шинами. Например, на рисунке 4 показан экран осциллографа смешанных сигналов Keysight MSOX3014T с параметрами запуска по сигналам шины I2C.
Как видно из рисунка, в этом режиме можно настроить запуск практически по любому типу пакетов I2C. Инженер может начать отладку, настроив условия запуска так, чтобы получить стабильное представление проходящих пакетов. Это поможет быстрее понять, что происходит в системе. При возникновении ошибок или для того, чтобы убедиться в корректности работы системы, можно настроить запуск исключительно по ошибкам. Это позволит сфокусироваться на проблемных областях и не тратить время, перебирая сотни правильных пакетов. Кроме того, можно дополнительно включить сегментированную память и захватывать ошибочные пакеты в течение очень продолжительного интервала времени. Если вы работаете с последовательными шинами, то функция декодирования сигналов протокола и запуска по протоколу сэкономит вам многие часы.
Запуск по времени установки и удержания
Этот режим обычно используется для запуска по нарушению условия установки и удержания, но также может применяться для любых сигналов данных или тактовой частоты. Запуск по времени установки и удержания играет важную роль, поскольку в цифровых схемах требуется, чтобы логический сигнал на линии данных (0 или 1) установился за определённое время до появления перепада тактовой частоты. Это позволяет передатчику установить нужные данные, прежде чем перепад тактовой частоты скажет приёмнику, что пора их читать. Затем состояние данных должно удерживаться в течение некоторого времени после перепада тактовой частоты, чтобы приёмник успел прочесть это состояние (см. рис. 5).
При нарушении времени установки или удержания возникает риск, что система прочтёт неверную информацию, и в ней возникнут ошибки. Из рисунка 6 видно, что на линии данных присутствует перепад, опасно близкий к перепаду тактовой частоты (17 нс).
Как разработчик, вы, вероятно, захотите подробнее рассмотреть, что происходит в системе в этот момент, и понять, чем вызвана проблема. Возможно, это ошибка контроллера, или отражение в линии, или что-то ещё. В этом случае достаточно настроить запуск по времени установки и удержания и увидеть проблему на экране осциллографа (см. рис. 7). После чего можно исследовать сигналы до и после этого события, чтобы увидеть, чем обусловлено появление ошибки.
В данном случае видно, что нарушение происходит несколько раз на положительном и отрицательном перепаде и, скорее всего, это – ошибка контроллера.
Запуск по N-ному перепаду пакета
Запуск по N-ному перепаду пакета может оказаться очень полезной функцией, если вы исследуете пакеты данных. В этом режиме осциллограф не активирует систему запуска в течение некоторого интервала времени, а затем, по истечении заданного интервала, осциллограф начинает ожидать появления перепада. В качестве примера на рисунке 8 показан поток последовательных данных.
Допустим, мы хотим увидеть некоторый конкретный бит сигнала и знаем, что период следования пакетов равен примерно 10 мкс. В этом случае мы можем настроить запуск так, чтобы происходила задержка на 5 мкс, а потом выполнялся запуск по третьему положительному перепаду (см. рис. 9).
Как видите, осциллограф запустился по третьему перепаду этого цифрового пакета, позволив подробнее увидеть поведение сигнала без лишних затрат времени на сложные настройки.
Другие режимы запуска
Один из наиболее интересных видов запуска – это запуск по выделенной области, который предлагает непревзойдённую гибкость. Если вы не хотите тратить много времени на подбор самого удобного и оптимального режима запуска и его настройку, то воспользуйтесь инновационной технологией запуска по выделенным зонам. Просто нарисуйте на экране осциллографа прямоугольник, и осциллограф запустится в момент пересечения сигналом заданных границ.
Если не пренебрегать расширенными режимами запуска, то их применение войдёт в привычку. Изучение и понимание режимов запуска осциллографа станет для вас естественным и, в конечном итоге, сэкономит массу времени.
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
